污水处理厂课设 17页

水污染控制工程课程设计说明书班级：姓名：刘佳君学号：指导教师：柳锋二0一四年六月十一日\n设计原始资料1.地形资料（1）厂区地形平坦，污水厂处理水排入附近水体。（2）城市各区人口密度与居住区生活污水量标准：城市各区人口密度和污水量标准区域服务人口（万人）污水量标准（升/人.日）I区3.28140II区4.27160III区3.92180（3）工业企业与公共建筑的排水量和水质资料：工业企业与公共建筑的排水量和水质资料企业或公共建筑名称日排水量m3/d时变化系数SSMg/lBOD5Mg/lA厂87901.86279660B厂51002.372585502．气象资料（1）气温资料：最高温度37.5摄氏度，最低温度-21.1摄氏度，年平均7.8摄氏度，夏季平均30摄氏度，冬季平均-6.5摄氏度。（2）常年主导风向：东南风；（3）冰冻期100日；\n目录第一章工艺流程第二章处理构筑物工艺设计第一节设计流量的确定第二节泵前中格栅设计计算第四节泵后细格栅设计计算第五节沉砂池设计计算第六节辐流式初沉池设计计算第七节传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算第八节向心辐流式二沉池设计计算第九节消毒间设计计算第十节污水厂的高程布置第一章工艺流程1.污水处理工艺流程具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS45%,BOD25%.污水进入曝气池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水经加氯处理后，排入水体。2.工艺流程图沉砂池细格栅水泵初沉池活性污泥法二沉池消毒回流污泥初沉污泥污泥处理剩余污泥栅渣处理污砂处理进水出水\n第二章处理构筑物工艺设计第一节设计流量的确定平均流量：生活污水：Q1=3.28*140+4.27*160+3.92*180=18480m3/d工业废水：Q2=8790+5100=13890m3/d总平均流量：Q=Q1+Q2=32370m3/d最大设计流量（最大日最大时流量）：生活总变化系数KZ=2.7/Q0.11=0.861最大设计流量Qmax=32370*0.861+8790*1.86+5100*2.37=59616m3/d第二节泵前中格栅设计计算中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。1.格栅的设计要求（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：1)人工清除25～40mm2)机械清除16～25mm3)最大间隙40mm（2）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.（3）格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700.（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3栅渣/103m3污水；2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3栅渣/103m3污水.（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。\n2.格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q1=0.938m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.7m/s，过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m，格栅间隙：e=0.02m；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=60°；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽==1.394m，则栅前水深h==0.697（2）栅条间隙数:（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01×（52-1）+0.02×52=1.55m考虑0.4m隔墙：B=B0+0.4=1.95m（4）进水渠道渐宽部分长度：B/=Q/v1h=0.69/0.7*0.697=1.414进水渠宽：L1=(B-B/)/2tanα1=(1.95-1.414)/2tan20=0.736（其中α1为进水渠展开角，取α1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.736/2=0.368（6）过栅水头损失（h1）\n设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：m其中：h0：水头损失；k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.64+0.3=0.94mH=h+h1+h2=0.679+0.3+0.103=1.1m（8）栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+（0.64+0.30）/tanα=0.736+0.368+0.5+1.0+(0.736+0.30)/tan60°=3.180m（9）每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：大于0.2m3/d,所以宜采用机械清渣，还有一台人工清渣备用。第三节泵后细格栅设计计算1.细格栅设计说明污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。2.设计参定：栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为200设计流量Q=0.69m3/s=690L/s栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s；栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm；栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°；单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m3污水。计算草图如图23.设计计算污水由一根污水总管引入厂区，故细格栅设计一组，设计流量为：Q=690L/s=0.69m3/s。（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深m\n（2）栅条间隙数(取n=102）（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（102-1）+0.01×102=2.03m（4）进水渠道渐宽部分长度=0.87（其中α1为进水渠展开角，取α1=）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:L2=L1/2=0.435（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则m其中：h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.7+0.3=0.1m栅后槽总高度H=h+h1+h2=1.26m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.87+0.435+0.5+1.0+1/tan60°=3.38m（9）每日栅渣量m3/d>0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣。第四节沉砂池设计计算1.沉砂池的选型：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。2设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；\n2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下页图4所示：2.1设计参数确定设计流量：=690L/s（设计1组池子，分为2格,设计流量为Q=690L/s=0.69m3/s）设计流速：v=0.3m/s水力停留时间：t=40s2.2池体设计计算（1）沉砂池长度：L=vt=0.3×40=12m（2）水流断面面积：A=Q/v=0.69/0.3=2.3（3）沉砂池总宽度：设计n=2格，每格宽取b=2m>0.6m，池总宽B=2b=4.0m（4）有效水深：h2=A/B=2.3/4=0.575m（介于0.25～1m之间）（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积\n（每格沉砂池设两个沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽b1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=1.0m，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：m3（大于V1=0.56m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度：则沉砂池高度为h3=hd+0.06L2=1.0+0.06×（12-2*1.65-0.2）/2=1.255m池总高度H：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.575+1.255=2.13m（8）进水渐宽部分长度:（9）出水渐窄部分长度:L3=L1=3.43m（10）进水渠道格栅的出水通过DN900mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:式中：B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.5m；H1——进水渠道水深（m），本设计取0.5m。（11）出水管道出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：式中：m——流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；（13）排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。\n第五节辐流式初沉池设计计算辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。本设计选择四组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.28m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。计算草图如图5：1.沉淀部分水面面积表面负荷一般采用1.5-3.0，本设计取=2.0，沉淀池座数n=2。F=Q/(n*)=0.69*3600/(2*2)=6212.池子直径D==28.13（D取29m）3.沉淀部分有效水深设沉淀时间t=2h,有效水深：h2=qt=2×2=4m4.沉淀部分有效容积Q=t=2484*2/2=24845.污泥部分所需的容积设进水悬浮物浓度C0为0.24kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积：V==32.46m3则每个沉淀池污泥所需的容积为16.23m36.污泥斗容积设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则\n污泥斗高度：h5=（r2-r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m污泥斗容积：V1=（r12+r2r1+r22）=×（22+2×1+12）=12.68m37.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为：h4=（R-r1）i=（14.5-2）×0.05=0.625m圆锥体部分污泥容积：V2=（R2+Rr1+r12）=159.13污泥总体积：V=V1+V2=12.68+114.56=171.81m3＞16.2m3，满足要求。8.沉淀池总高度设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3=0.5m，沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5＝0.3+4+0.5+0.625+1.73＝7.155m9.沉淀池池边高度H‘=h1+h2+h3=0.3+4+0.5=4.8m10.径深比D/h2=29/4=7.25(符合要求)11.进水集配水井辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。配水井中心管径：式中：v2—配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v20.6m/s；取0.7m/s配水井直径：式中：v3—配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s.12.进水管及配水花墙沉淀池分为二组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙。13.集水槽堰负荷校核设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：\nq0==1.89[m3/(m·s)]<2.9[L/(m·S)]符合要求14．出水渠道出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm14.排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。第六节传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算1.处理工艺说明传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。本工艺设计曝气池采用廊道式，二沉池为辐流式，采用螺旋泵回流污泥。2.处理程度计算初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为：S0=330.99×（1-25%）=248.24（mg/L）处理后水中非溶解性BOD5浓度：BOD5=7.1KdXeCe=7.1×0.08×0.4×30=6.82mg/L式中：Kd——微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.08；Xe——活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4；Ce——处理后水中悬浮物固体浓度，取30mg/L。处理水中溶解性BOD5浓度：BOD5=30-6.82=23.18mg/L去除率：0.9066=90.66%3.设计参数曝气池容积的确定按污泥负荷计算V=Q(S0-Se)/LSX=17889.57m3按污泥泥龄计算V=QYC(S0-Se)/XV(1+Kdc)=18635m3所以取较大值18635，曝气池为两个，每组曝气池的有效容积为,9317.5m34.平面尺寸计算本设计曝气池深取5.5米，每组曝气池的面积为：F=V/H=1694.1m2\n本设计池宽取B=8米，B/H=8/5.5＝1.45，介于1～2之间，符合要求。池长:L=F/B=211.76L/B=211.76/8＝26.47>10（符合设计要求）本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为：L1=L/5=211.76/5=42.35m本设计取超高为0.5m，则曝气池总高为：H=5.5＋0.5=6m确定曝气池构造形式本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如图6所示：第七节向心辐流式二沉池设计计算为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。计算草图如图81.设计参数的选取表面负荷：qb范围为0.6—1m3/m2.h，取q=1.5m3/m2.h，出水堰负荷设计规范规定取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0L/(s.m)；沉淀池个数n=2；沉淀时间T=2h2.沉淀池尺寸设计（1）每组池子表面积为：F=Q/nq=776.25m2（2）池子直径D==31.45m（取35m）（3）池子实际表面积F==961.625m2实际的表面负荷q=Q/nF=0.646\n(4)单池设计流量Q0=Q/4=621m3/h（5）校核堰口负荷q=Q0/(3.6*D)=1.57<1.7L/(s.m)符合要求（6）沉淀部分有效水深混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，沉淀时间采用1.5-3.0h，本设计取t=2.5h。H2=qt=0.646*2.5=1.615m（7）澄清区高度本设计设t=1.5h，则H2’=Q0t/F=0.969m（9）污泥区高度本设计设=1.5h，则h2“=0.78m(10)沉淀池周边（有效）水深：h2=h2’＋h2“＋0.3=2.062m（11）沉淀池高度:本设计设计池底坡度为0.05,污泥斗直径取2m,则池中心与池边落差h3为超高h1取0.5m，污泥斗高度h4为1.0m，则有：（12）集配水井设计计算1）配水井中心管直径D2==1.12m式中v——中心管内污水流速（m/s），本设计取0.7m/s。2）配水井直径D3=2.09m，本设计取2.1m。式中v3——配水井内污水流速（m/s），本设计取0.3m/s。3）集水井直径D1=2.81，本设计取2.9m。式中v1——配水井内污水流速（m/s），本设计取0.25m/s。4）进水管管径取进入二沉池的管径DN350mm。5）出水管管径由前面可知，DN=900mm/s.(13)出水堰二沉池出水经过单侧出水堰进入集水槽，然后汇入出水管道排入积水井。出水堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，三角堰距进水槽壁\n0.5m，三角堰直径为29m，三角堰距挡渣板0.4m，三角堰后水自由跌落0.1-0.15m(14)出水挡渣板三角堰前设出水挡渣板，利用刮泥机桁架上的浮渣刮板收集，挡渣板高出水面0.15m，深入水下0.5m，在挡渣板旁设一个浮渣收集装置，采用管径DN300的排渣管排出池外。(15)刮渣板高出水面0.05m，深入水下0.05m(16)排泥装置沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm.第九节消毒间设计计算消毒间容积计算V=Q*T=0.690*60*30=1242m3\n消毒间的高为4m其表面积为F=V/H=1242/4=310.5消毒间长为30m宽为11m第十节污水厂的高程布置污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算表1构筑物水头损失表表2污水管渠水力计算管道损失计算起点终点管件1000i管长流速水头损失消毒间河流DN9001.4777.501.200.11二沉池消毒间DN6002.77115.001.300.32DN35013.1070.501.710.92配水井二二沉池DN35013.1045.001.200.59曝气池配水井二DN9001.47150.001.940.22DN6002.7757.501.300.16曝气池初沉池DN6002.7730.001.300.08初沉池配水井一DN6002.7760.001.300.17配水井一沉砂池DN9001.4710.001.200.01沉砂池泵房DN9001.4710.001.200.01表一构筑物高程计算　管道损失地面高程水面高程池底高程水面超高河流　　417.74　　消毒间0.11417.87417.04　　\n二沉池0.92418.79419.09415.0030.3配水井二0.59419.38419.68404.980.3曝气池0.38419.76420.06420.060.5配水井一0.17419.93420.23405.530.3初沉池0.01419.94420.24413.3850.3沉砂池0.01419.95420.25418.420.3处理构筑物总体布置特点及依据说明厂区构筑物布置紧凑，绿化面积占总面积的32%，大于规定的30%。该地区主导风向为东南风，城镇污水从西方向接入，考虑到污泥区应布置在主导风向的下风向，综合楼应布置在上风向，且尽量避免污水厂对城镇居民产生影响。因此将污泥区布置在整个厂区的西北端，综合楼布置在东南端。进水泵房与细格栅间，沉砂池与初沉池，曝气池，二沉池，消毒间垂直于等高线依次布置，方便污水自流进入每个构筑物。